JP2013019274A - Two-stage scroll compressor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、同一平面において、外側圧縮部と内側圧縮部が配置されている２段スクロール圧縮機に関する。 The present invention relates to a two-stage scroll compressor in which an outer compression section and an inner compression section are arranged on the same plane.
従来技術として、特許文献１に開示された２段圧縮式のスクロール型圧縮機が知られている。図１は、特許文献１に開示された２段圧縮式のスクロール型圧縮機の説明図である。これは、１台のスクロール型圧縮機５１の圧縮部を２段に分け、固定スクロール５２には圧縮部を２段に区画するランド部５３を設け、固定スクロール５２の外周側のラップ部５２Ａと旋回スクロール５４の外周側のラップ部５４Ａとによって低圧段の圧縮部５５Ａを構成し、固定スクロール５２の内周側のラップ部５２Ｂと旋回スクロール５４の内周側のラップ部５４Ｂとによって高圧段の圧縮部５５Ｂを構成する。連通路２４を用いてこれらの圧縮部５５Ａ、５５Ｂが直列接続されると共に、高圧段の圧縮部５５Ｂの吐出側にタンク２７が接続されている。吸入口８から低圧段の圧縮部５５Ａに吸入され、連通路２４を経て、高圧段の圧縮部５５Ｂに導入され、吐出口９から吐出される。 As a conventional technique, a two-stage compression scroll compressor disclosed in Patent Document 1 is known. FIG. 1 is an explanatory diagram of a two-stage compression scroll compressor disclosed in Patent Document 1. As shown in FIG. This is because the compression part of one scroll compressor 51 is divided into two stages, the fixed scroll 52 is provided with a land part 53 that divides the compression part into two stages, and the wrap part 52A on the outer peripheral side of the fixed scroll 52 The wrap portion 54A on the outer peripheral side of the orbiting scroll 54 constitutes a low pressure stage compression portion 55A, and the wrap portion 52B on the inner peripheral side of the fixed scroll 52 and the wrap portion 54B on the inner peripheral side of the orbiting scroll 54 The compression unit 55B is configured. These compression parts 55A and 55B are connected in series using the communication path 24, and the tank 27 is connected to the discharge side of the high-pressure stage compression part 55B. The air is sucked into the low pressure stage compression section 55A from the suction port 8, introduced into the high pressure stage compression section 55B via the communication path 24, and discharged from the discharge port 9.
この従来技術では、低圧段の圧縮部を構成する２つの圧縮室から吐出する冷媒の圧力が、それぞれ異なるため、低圧段の圧縮部の圧縮室の一方の圧縮室が、過圧縮されてしまい、効率が低下するということがわかってきた。すなわち、外側の低圧段の圧縮部は、固定スクロールのラップが２巻き数あって、低圧段の圧縮部の圧縮室は２つ存在することになる。圧縮が進行して、一方の圧縮室と他方の圧縮室が合流する直前においては、それぞれが圧力の異なる圧縮室となっているため、合流時に圧力損失が発生してしまい問題があった。 In this prior art, since the pressures of the refrigerant discharged from the two compression chambers constituting the low pressure stage compression section are different from each other, one compression chamber of the compression chamber of the low pressure stage compression section is overcompressed, It has been found that efficiency decreases. That is, the outer low-pressure stage compression section has two turns of the fixed scroll, and there are two compression chambers in the low-pressure stage compression section. Immediately before the compression progresses and the one compression chamber and the other compression chamber merge, the compression chambers have different pressures, causing a problem in that pressure loss occurs during the merge.
本発明は、上記問題に鑑み、外側圧縮部と内側圧縮部が配置されている２段スクロール圧縮機において、外側圧縮部の２つの圧縮室の合流時の圧力を等しくした２段スクロール圧縮機を提供するものである。 In view of the above problems, the present invention provides a two-stage scroll compressor in which an outer compression section and an inner compression section are arranged, and a two-stage scroll compressor in which the pressure at the time of merging two compression chambers of the outer compression section is equal. It is to provide.
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、一平面上に固定スクロール（５２）と旋回スクロール（５４）を有するスクロール型圧縮機であって、前記固定スクロール（５２）に、前記固定スクロール（５２）のラップ部を連結するランド部（５３）を設けることにより、外周側圧縮部（５５Ａ）と内周側圧縮部（５５Ｂ）が形成された２段スクロール型圧縮機において、前記外周側圧縮部（５５Ａ）は、前記固定スクロール（５２）の外周側固定ラップ部（５２Ａ、５６）と、前記旋回スクロール（５４）の外周側旋回ラップ部（５４Ａ）を具備し、外周側固定ラップ部（５２Ａ、５６）と前記外周側旋回ラップ部（５４Ａ）を、第１圧縮室（２１Ａ−１）と第２圧縮室（２１Ａ−２）の２室が形成された後、前記旋回スクロール（５４）の旋回運動につれて前記２室は合流するように構成し、さらに、前記２室の合流時の圧力が等しくなるように構成した２段スクロール型圧縮機である。 In order to solve the above-mentioned problem, the invention of claim 1 is a scroll type compressor having a fixed scroll (52) and an orbiting scroll (54) on one plane, and the fixed scroll (52) is fixed to the fixed scroll (52). In the two-stage scroll type compressor in which the outer peripheral side compression portion (55A) and the inner peripheral side compression portion (55B) are formed by providing a land portion (53) that connects the wrap portions of the scroll (52), the outer periphery The side compression part (55A) includes an outer peripheral side fixed wrap part (52A, 56) of the fixed scroll (52) and an outer peripheral side orbiting wrap part (54A) of the orbiting scroll (54). After the two compression chambers (21 A- 1) and the second compression chamber (21 A- 2) are formed, the orbiting scroll ( 5 The second chamber as the orbiting motion of the) is configured to merge, further a two-stage scroll compressor configured as pressure during merging of the two chambers is equal.
これにより、合流時において発生していた圧力損失を避けることができ、圧縮機の効率をあげることができる。 Thereby, the pressure loss generated at the time of merging can be avoided, and the efficiency of the compressor can be increased.
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記外周側旋回ラップ部（５４Ａ）の巻き数が減少するように一部削除して、前記第１圧縮室（２１Ａ−１）の圧縮開始位相を遅らせて、前記２室の合流時の圧力を等しくさせたことを特徴とする。請求項１の発明と同様な効果をあげることができる。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the first compression chamber (21A-1) starts to be compressed by partially deleting the winding number of the outer peripheral side turning lap portion (54A) to be reduced. The phase is delayed to equalize the pressure when the two chambers merge. The same effect as that of the invention of claim 1 can be obtained.
請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記外周側旋回ラップ部（５４Ａ）の前記巻き数を、１以下としたことを特徴とする。請求項１の発明と同様な効果をあげることができるともに、２室の合流時期を早めることができる。 The invention of claim 3 is characterized in that, in the invention of claim 2, the number of turns of the outer peripheral side turning lap portion (54A) is 1 or less. The effect similar to that of the invention of claim 1 can be obtained, and the merging time of the two chambers can be advanced.
請求項４の発明は、請求項１の発明において、前記外周側固定ラップ部（５２Ａ）の歯側面を削ることにより、前記２室の合流時の圧力を等しくさせたことを特徴とする。請求項１の発明と同様な効果をあげることができる。 The invention of claim 4 is characterized in that, in the invention of claim 1, the tooth side surface of the outer peripheral side fixed wrap portion (52A) is cut to equalize the pressure at the time of joining the two chambers. The same effect as that of the invention of claim 1 can be obtained.
請求項５の発明は、請求項１の発明において、前記外周側固定ラップ部（５２Ａ）又は前記外周側旋回ラップ部（５４Ａ）の歯側面に沿って溝を設置したことより、前記２室の合流時の圧力を等しくさせたことを特徴とする。請求項１の発明と同様な効果をあげることができる。 According to a fifth aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, a groove is provided along a tooth side surface of the outer peripheral side fixed wrap portion (52A) or the outer peripheral side swivel wrap portion (54A). It is characterized in that the pressure at the time of merging is made equal. The same effect as that of the invention of claim 1 can be obtained.
請求項６の発明は、請求項１の発明において、前記外周側旋回ラップ部（５４Ａ）の巻き数を少なくする手段、前記外周側固定ラップ部（５２Ａ）の歯側面を削る手段、前記外周側固定ラップ部（５２Ａ）又は前記外周側旋回ラップ部（５４Ａ）の歯側面に沿って溝を設置する手段のいずれか２つ、又は、３つの手段を組み合わせて、前記２室の合流時の圧力を等しくさせたことを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, means for reducing the number of turns of the outer peripheral side turning wrap portion (54A), means for scraping the tooth side surface of the outer peripheral side fixed wrap portion (52A), and the outer peripheral side Any two of the means for installing the groove along the tooth side surface of the fixed wrap part (52A) or the outer periphery side turning lap part (54A), or a combination of the three means, and the pressure when the two chambers merge Are equalized.
請求項７の発明は、請求項１から６のいずれか１項記載の発明において、前記外周側圧縮部（５５Ａ）は、第１圧縮室（２１Ａ−１）と第２圧縮室（２１Ａ−２）の２室が形成された直後に、前記２室は合流するように構成したことを特徴とする。これにより、合流時の圧力調整が簡単になり、請求項１の発明と同様な効果をあげることができる。 The invention according to claim 7 is the invention according to any one of claims 1 to 6, wherein the outer peripheral side compression portion (55A) includes a first compression chamber (21A-1) and a second compression chamber (21A-2). 2), the two chambers are joined immediately after the two chambers are formed. Thereby, the pressure adjustment at the time of merging is simplified, and the same effect as that of the invention of claim 1 can be obtained.
請求項８の発明は、請求項１から７のいずれか１項記載の発明において、冷媒圧縮機として使用される２段スクロール型圧縮機である。 The invention of claim 8 is a two-stage scroll compressor used as a refrigerant compressor in the invention of any one of claims 1 to 7.
請求項９の発明は、請求項８の発明において、前記外周側圧縮部（５５Ａ）と前記内周側圧縮部（５５Ｂ）とを連通する連通路（２４）に、中間圧冷媒をインジェクションすることを特徴とする。 According to a ninth aspect of the present invention, in the eighth aspect of the invention, the intermediate pressure refrigerant is injected into the communication passage (24) that connects the outer peripheral side compression portion (55A) and the inner peripheral side compression portion (55B). It is characterized by.
なお、上記に付した符号は、後述する実施形態に記載の具体的実施態様との対応関係を示す一例である。 In addition, the code | symbol attached | subjected above is an example which shows a corresponding relationship with the specific embodiment as described in embodiment mentioned later.
以下、図面を参照して、最初に本発明の基礎となった基礎技術を説明するとともに、その後に本発明の一実施形態を説明する。各実施態様について、同一構成の部分には、同一の符号を付してその説明を省略する。従来技術に対する各実施態様の同一構成の部分には、同様に同一の符号を付してその説明を省略する。本発明の各実施形態が、本発明の基礎となった基礎技術に対しても同一構成の部分には同一の符号を付してその説明を省略する。 Hereinafter, with reference to the drawings, a basic technique that is the basis of the present invention will be described first, and then an embodiment of the present invention will be described. About each embodiment, the same code | symbol is attached | subjected to the part of the same structure, and the description is abbreviate | omitted. Parts having the same configuration in each embodiment with respect to the prior art are similarly denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. In each embodiment of the present invention, the same reference numerals are given to the same components with respect to the basic technology on which the present invention is based, and the description thereof is omitted.
まず、本発明の基礎となった基礎技術について説明する。この基礎技術は、基本的には特許文献１の従来技術と同じ技術である。図２は、基礎技術の２段圧縮式のスクロール型圧縮機の説明図である。基礎技術の旋回スクロール５４の外周側旋回ラップ部５４Ａは、特許文献１の従来技術と同様に、２巻数程度存在する。 First, the basic technology that is the basis of the present invention will be described. This basic technique is basically the same technique as the conventional technique of Patent Document 1. FIG. 2 is an explanatory diagram of a basic two-stage compression scroll compressor. The outer peripheral side orbiting lap part 54A of the orbiting scroll 54 of the basic technology exists in the number of two turns, as in the prior art of Patent Document 1.
特許文献１の従来技術と同様に、スクロール型圧縮機の同一平面上の圧縮部を２段に分け、固定スクロール５２には圧縮部を２段に区画するランド部５３を設け、固定スクロール５２の外周側固定ラップ部５２Ａと旋回スクロール５４の外周側旋回ラップ部５４Ａとによって外周側圧縮部５５Ａ（低圧段）を構成し、固定スクロール５２の内周側固定ラップ部５２Ｂと旋回スクロール５４の内周側旋回ラップ部５４Ｂとによって内周側圧縮部５５Ｂ（高圧段）を構成する。連通路２４（図示せず）を用いてこれらの圧縮部５５Ａ、５５Ｂが直列接続される。吸入口８から外周側圧縮部５５Ａに吸入され、中間吐出口３２、連通路２４、中間吸入口３３を経て、内周側圧縮部５５Ｂに導入され、吐出口９から吐出される。 As in the prior art of Patent Document 1, the compression unit on the same plane of the scroll compressor is divided into two stages, and the fixed scroll 52 is provided with a land part 53 that divides the compression part into two stages. The outer peripheral side fixed lap portion 52A and the outer peripheral side turning wrap portion 54A of the orbiting scroll 54 constitute an outer peripheral side compression portion 55A (low pressure stage). An inner circumferential compression portion 55B (high pressure stage) is configured by the side turning lap portion 54B. These compression parts 55A and 55B are connected in series using the communication path 24 (not shown). The air is sucked into the outer peripheral side compression portion 55A from the suction port 8, is introduced into the inner peripheral side compression portion 55B through the intermediate discharge port 32, the communication path 24, and the intermediate suction port 33, and is discharged from the discharge port 9.
この形式の２段スクロール型圧縮機は、固定スクロール５２には圧縮部を２段に区画するランド部５３が設けられている。図２を参照して、ランド部５３から連結して延長している４枚の固定スクロールのラップ部について説明しておく。図２のａから、外周側固定ラップ部５２Ａが延長しており、図２のｂからは中間ラップ５６Ｂが延長し、図２のｄに接続している。中間ラップ５６の内周歯面は、内周側圧縮部５５Ｂを構成し、外周歯面は、外周側圧縮部５５Ａを構成する。図２のｃから、内周側固定ラップ部５２Ｂが延長している。固定スクロール５２中間部において、２層のラップ部を連結するランド部５３を設けると、必然的に渦巻きの外側と内側に圧縮部が２つに分離されることになる。 In the two-stage scroll compressor of this type, the fixed scroll 52 is provided with a land portion 53 that divides the compression portion into two stages. With reference to FIG. 2, the lap | wrap part of the four fixed scrolls connected and extended from the land part 53 is demonstrated. An outer peripheral side fixed wrap 52A extends from a in FIG. 2, and an intermediate wrap 56B extends from b in FIG. 2 and is connected to d in FIG. The inner peripheral tooth surface of the intermediate wrap 56 constitutes the inner peripheral compression portion 55B, and the outer peripheral tooth surface constitutes the outer peripheral compression portion 55A. The inner peripheral side fixed wrap part 52B extends from c in FIG. If the land part 53 which connects two layers of lap parts is provided in the intermediate part of the fixed scroll 52, the compression part is necessarily separated into two on the outer side and the inner side of the spiral.
ここで、符号のＡ、Ｂは、それぞれ、外周側、内周側を表す。中間ラップ５６は、外周側圧縮部５５Ａと内周側圧縮部５５Ｂの双方に含まれるので、外周側固定ラップ部でもあり、内周側固定ラップでもある。
旋回スクロールのラップ形状は、通常はインボリュート曲線で形成されるが、固定スクロールのラップ形状は、旋回スクロールのラップの旋回運動に伴う軌跡の包絡線として与えられる。このため、都合によって部分的に削るなどの加工を施すことが可能である。
Here, the symbols A and B represent the outer peripheral side and the inner peripheral side, respectively. Since the intermediate wrap 56 is included in both the outer peripheral side compression portion 55A and the inner peripheral side compression portion 55B, it is both an outer peripheral side fixed wrap portion and an inner peripheral side fixed wrap.
The wrap shape of the orbiting scroll is usually formed by an involute curve, but the wrap shape of the fixed scroll is given as an envelope of a trajectory associated with the orbiting motion of the wrap of the orbiting scroll. For this reason, it is possible to perform processing such as partial cutting for convenience.
次に、基礎技術の圧縮工程を説明する。図３は、基礎技術において、４５度ごとの第１、第２外周側圧縮部の圧縮室の変化を示す説明図である。図４は、基礎技術において、４５度ごとの内周側圧縮部の圧縮室の変化を示す説明図である。
（１）外周側圧縮部の圧縮室の変化
図３の３１５度の状態から０度の状態に移って、吸入口８から吸入された被圧縮流体は、第１圧縮室２１Ａ−１と第２圧縮室２１Ａ−２に閉じ込められて圧縮が開始される。図３の４５度の状態から２７０度の状態まで、第１圧縮室２１Ａ−１と第２圧縮室２１Ａ−２の２つの圧縮室に分かれて圧縮が進行する。図３の３１５度の状態は、第１圧縮室２１Ａ−１と第２圧縮室２１Ａ−２とが合流する直前の状態である。図３の３１５度の第１圧縮室２１Ａ−１と第２圧縮室２１Ａ−２の圧縮室の形状は、大きく異なっている点に注目すべきである。
合流後、１つになった圧縮室で圧縮が進行して、１３５度の前あたりから内周側圧縮部へ、外周側圧縮部（低圧圧縮）で圧縮された被圧縮流体が、中間吐出口３２、中間吸入口３３を経て送り込まれる。
Next, the compression process of the basic technology will be described. FIG. 3 is an explanatory diagram showing changes in the compression chambers of the first and second outer circumferential side compression units every 45 degrees in the basic technique. FIG. 4 is an explanatory diagram showing changes in the compression chambers of the inner peripheral compression section every 45 degrees in the basic technique.
(1) Change in the compression chamber of the outer peripheral side compression section The fluid to be compressed sucked from the suction port 8 from the 315 degree state of FIG. 3 to the zero degree state is the first compression chamber 21A-1 and the second compression chamber 21A-1. Compression is started by being confined in the compression chamber 21A-2. From the 45 degree state of FIG. 3 to the 270 degree state, the compression proceeds in two compression chambers, the first compression chamber 21A-1 and the second compression chamber 21A-2. The state of 315 degrees in FIG. 3 is a state immediately before the first compression chamber 21A-1 and the second compression chamber 21A-2 merge. It should be noted that the shapes of the compression chambers of the 315 degree first compression chamber 21A-1 and the second compression chamber 21A-2 in FIG. 3 are greatly different.
After merging, compression proceeds in a single compression chamber, and the compressed fluid compressed by the outer peripheral side compression part (low pressure compression) from the front of 135 degrees to the inner peripheral side compression part becomes the intermediate discharge port. 32, fed through the intermediate suction port 33.
（２）内周側圧縮部の圧縮室の変化
図４の３１５度の状態から０度の状態にかけて、内周側圧縮部の外側の第１段目の圧縮室（第１段目と第２段目にそれぞれ２室ずつ圧縮室が存在している）が２室形成されて、図４の３１５度の状態まで、２つの圧縮室に分かれて圧縮が進行する。これら２つの圧縮室は、点対称に形成されている点に注目すべきである。図４の０度の状態では、中心部の吐出口９においても、対称な２つの第２段目の圧縮室が形成されている。その後、対称に形成された第２段目の圧縮室は合流して、１つの圧縮室となって、高圧となった被圧縮流体を吐出口９から外部に吐出する。
(2) Change in compression chamber of inner circumferential side compression section From the 315 degree state to the 0 degree state in FIG. 4, the first stage compression chambers (first stage and second stage) outside the inner circumferential side compression section. Two compression chambers are formed in the stage, and two compression chambers are formed. The compression proceeds into two compression chambers up to a state of 315 degrees in FIG. It should be noted that these two compression chambers are formed point-symmetrically. In the state of 0 degree in FIG. 4, two symmetrical second-stage compression chambers are also formed in the central discharge port 9. Thereafter, the second-stage compression chambers formed symmetrically join together to form one compression chamber, and the high-pressure compressed fluid is discharged from the discharge port 9 to the outside.
図５（ａ）は、基礎技術における外周側圧縮部における、駆動シャフト回転角と第１圧縮室と第２圧縮室の圧力の関係を示す説明図であり、（ｂ）は、本発明の一実施形態の駆動シャフト回転角と第１圧縮室と第２圧縮室の圧力の関係を示す説明図である。図６は、基礎技術における外周側圧縮部における、駆動シャフト回転角に対する、低段（第１圧縮室第２圧縮室）と高段圧縮部の、容積又は圧力の関係を示すグラフである。駆動シャフトとは、旋回スクロールをクランク部を介して公転運動させる駆動シャフトのことである。 Fig.5 (a) is explanatory drawing which shows the relationship between the drive shaft rotation angle and the pressure of a 1st compression chamber and a 2nd compression chamber in the outer peripheral side compression part in basic technology, (b) is one of this invention. It is explanatory drawing which shows the relationship between the drive shaft rotation angle of embodiment, and the pressure of a 1st compression chamber and a 2nd compression chamber. FIG. 6 is a graph showing the relationship between the volume or pressure of the low stage (first compression chamber and second compression chamber) and the high stage compression unit with respect to the drive shaft rotation angle in the outer peripheral side compression unit in the basic technology. The drive shaft is a drive shaft that causes the orbiting scroll to revolve through the crank portion.
基礎技術における外周側圧縮部の第１圧縮室と第２圧縮室の圧力は、図５の模式的に示したグラフや、精緻なシュミレーションに基づく図６のように変化する。図５（ａ）や図６のア、イに示すように合流前には、第１圧縮室と第２圧縮室の圧力差が発生している。これは、図３の３１５度の第１圧縮室２１Ａ−１と第２圧縮室２１Ａ−２の圧縮室の形状は、大きく異なっていることからも推測できる。
基礎技術においては圧縮が進行して、第１圧縮室２１Ａ−１と第２圧縮室２１Ａ−２が合流する直前においては、それぞれが圧力の異なる圧縮室となっているため、合流時に圧力損失が発生することとなる。一方、内周側圧縮部の圧縮室においては、図４で見てきたように、２つの圧縮室がほぼ点対称に形成されているので、合流時には問題が生じない。
The pressures in the first compression chamber and the second compression chamber of the outer peripheral side compression portion in the basic technology change as shown in the graph schematically shown in FIG. 5 and in FIG. 6 based on precise simulation. As shown in FIGS. 5A and 6A and 6A, a pressure difference between the first compression chamber and the second compression chamber is generated before joining. This can also be inferred from the fact that the compression chamber shapes of the first compression chamber 21A-1 and the second compression chamber 21A-2 at 315 degrees in FIG. 3 are greatly different.
In the basic technology, compression immediately proceeds, and immediately before the first compression chamber 21A-1 and the second compression chamber 21A-2 merge, the pressure chambers have different pressures. Will occur. On the other hand, in the compression chamber of the inner circumferential side compression section, since the two compression chambers are formed substantially in point symmetry as seen in FIG. 4, no problem occurs at the time of merging.
このような基礎技術の問題点に対して、本発明においては、図５（ｂ）に模式的に示すように、外周側固定ラップ部５２Ａ、５６と外周側旋回ラップ部５４Ａを、第１圧縮室２１Ａ−１と第２圧縮室２１Ａ−２の２室が形成された後、旋回スクロール５４の旋回運動につれて２室は合流するように構成し、さらに、２室の合流時の圧力が等しくなるように構成したものである。 In order to solve such a problem of the basic technology, in the present invention, as schematically shown in FIG. 5B, the outer peripheral side fixed wrap parts 52A and 56 and the outer peripheral side turning wrap part 54A are subjected to the first compression. After the two chambers of the chamber 21A-1 and the second compression chamber 21A-2 are formed, the two chambers are configured to merge with the orbiting motion of the orbiting scroll 54, and the pressure when the two chambers merge is equalized. It is comprised as follows.
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態を説明する。
図７は、本発明の一実施形態の固定スクロールと旋回スクロールを示す断面図である。図８（ａ）〜（ｈ）は、本発明の一実施形態における、４５度毎の外周側圧縮部の圧縮室を示す説明図である。図９（ａ）〜（ｈ）は、本発明の一実施形態における、４５度毎の内周側圧縮部の圧縮室を示す説明図である。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a fixed scroll and a turning scroll according to an embodiment of the present invention. FIGS. 8A to 8H are explanatory views showing the compression chambers of the outer peripheral side compression section every 45 degrees in one embodiment of the present invention. FIGS. 9A to 9H are explanatory views showing a compression chamber of the inner circumferential side compression section every 45 degrees in one embodiment of the present invention.
本発明の一実施形態も基礎技術と同様な構成であるが、基礎技術の旋回スクロール５４の外周側旋回ラップ部５４Ａは、２巻数程度存在したが、本発明の一実施形態では、１巻数程度となっている。本質的な差異については後述する。
図７に示すように、本発明の一実施形態も基礎技術と同様に、スクロール型圧縮機の同一平面上の圧縮部を２段に分け、固定スクロール５２には圧縮部を２段に区画するランド部５３を設け、固定スクロール５２の外周側固定ラップ部５２Ａ（中間ラップ５６を含む）と、旋回スクロール５４の外周側旋回ラップ部５４Ａとによって、外周側圧縮部５５Ａ（低圧段）を構成し、固定スクロール５２の内周側固定ラップ部５２Ｂ（中間ラップ５６を含む）と、旋回スクロール５４の内周側旋回ラップ部５４Ｂとによって、内周側圧縮部５５Ｂ（高圧段）を構成する。冷媒などの被圧縮流体（ガス）は、外部から吸入口８を通って外周側圧縮部５５Ａに吸入され、外周側圧縮部５５Ａで圧縮後、ガスは中間吐出口３２から吐出する。その後、インジェクションガスと合流して中間圧となり、中間吸入口３３を経て、内周側圧縮部５５Ｂに導入される。内周側圧縮部５５Ｂで圧縮された後、高圧となって吐出口９から吐出される。
Although one embodiment of the present invention has the same configuration as that of the basic technology, the outer peripheral side orbiting lap portion 54A of the orbiting scroll 54 of the basic technology exists in about two turns, but in one embodiment of the present invention, about one turn. It has become. The essential differences will be described later.
As shown in FIG. 7, in the embodiment of the present invention, the compression unit on the same plane of the scroll compressor is divided into two stages, and the fixed scroll 52 is divided into two stages, as in the basic technology. The land portion 53 is provided, and the outer peripheral side compression wrap portion 55A (low pressure stage) is configured by the outer peripheral side fixed wrap portion 52A (including the intermediate wrap 56) of the fixed scroll 52 and the outer peripheral side turning wrap portion 54A of the orbiting scroll 54. The inner peripheral side fixed wrap portion 52B (including the intermediate wrap 56) of the fixed scroll 52 and the inner peripheral side orbiting wrap portion 54B of the orbiting scroll 54 constitute an inner peripheral side compression portion 55B (high pressure stage). A fluid to be compressed (gas) such as a refrigerant is sucked into the outer peripheral side compression portion 55A from the outside through the suction port 8, and after being compressed by the outer peripheral side compression portion 55A, the gas is discharged from the intermediate discharge port 32. Thereafter, it merges with the injection gas to become an intermediate pressure, and is introduced into the inner peripheral compression portion 55B through the intermediate suction port 33. After being compressed by the inner peripheral side compression section 55 </ b> B, it is discharged from the discharge port 9 at a high pressure.
上記説明では、車両用の空調装置などのヒートポンプシステムにおいて、圧縮機への中間圧冷媒の流入を伴う２段圧縮サイクルで説明したが、これに限定されるものではなく、中間圧冷媒の流入を行わない場合の２段圧縮に適用しても良い。その他、本発明を、車両用以外の家電製品等の圧縮機に適用しても良い。
さらに、上記説明では、外周側圧縮部５５Ａを低圧段として、内周側圧縮部５５Ｂを高圧段としたが、これと逆に設定しても良い。この場合でも同様に、外周側圧縮部５５Ａに、第１圧縮室（２１Ａ−１）と第２圧縮室（２１Ａ−２）の２室が形成され、前記２室の合流時の圧力が等しくなるように構成する。
In the above description, a heat pump system such as an air conditioner for a vehicle has been described with a two-stage compression cycle involving the inflow of intermediate pressure refrigerant to the compressor. However, the present invention is not limited to this. You may apply to the two-stage compression when not performing. In addition, you may apply this invention to compressors, such as household appliances other than for vehicles.
Furthermore, in the above description, the outer peripheral side compression portion 55A is a low pressure stage and the inner peripheral side compression portion 55B is a high pressure stage, but it may be set in reverse. Even in this case, similarly, two chambers of the first compression chamber (21A-1) and the second compression chamber (21A-2) are formed in the outer peripheral side compression portion 55A, and the pressures when the two chambers merge are equalized. Configure as follows.
本発明の一実施形態の作動を、外周側圧縮部５５Ａ（低段圧縮）と内周側圧縮部５５Ｂ（高段圧縮）に分けて説明する。図８は、外周側圧縮部５５Ａの２つの圧縮室の変化を説明しており、図９は、内周側圧縮部５５Ｂの２つの圧縮室の変化を説明している。図１０は、本発明の一実施形態における、駆動シャフト回転角に対する、低段、高段圧縮部の、容積又は圧力の関係を示すグラフである。まず、図８を参照して、外周側圧縮部の圧縮室の変化（低段圧縮）を説明してから、図９の内周側圧縮部の圧縮室の変化（高段圧縮）を説明する。 The operation of the embodiment of the present invention will be described separately for the outer peripheral side compression section 55A (low stage compression) and the inner peripheral side compression section 55B (high stage compression). FIG. 8 illustrates changes in the two compression chambers of the outer peripheral side compression portion 55A, and FIG. 9 illustrates changes in the two compression chambers of the inner peripheral side compression portion 55B. FIG. 10 is a graph showing the relationship of the volume or pressure of the low-stage and high-stage compression sections with respect to the drive shaft rotation angle in one embodiment of the present invention. First, referring to FIG. 8, the change in the compression chamber (low stage compression) of the outer peripheral side compression unit will be described, and then the change of the compression chamber (high stage compression) of the inner peripheral side compression unit in FIG. .
外周側圧縮部については、図８（ｆ）の２２５度を少し過ぎたあたりで、新たな低段側の圧縮サイクルが開始される。図８（ｇ）の２７０度では、第１圧縮室（２１Ａ−１）と第２圧縮室（２１Ａ−２）の２室が形成され、図８（ｈ）の３１５度に至るまでには、瞬間的に合流して１室となる。２室の合流時には、両室の圧力が等しくなるように構成されている。図５（ｂ）に示すように、両室の圧力が等しくなるように構成されているので、合流時に基礎技術や、従来技術において発生していた圧力損失を避けることができ、圧縮機の効率をあげることができる。図１０を参照すると、２室の合流時に、図６にみられるような第１圧縮室と第２圧縮室の圧力差は消失している。両室の圧力が等しくなるように構成する手段については、後述する。 About the outer peripheral side compression part, a new low-stage side compression cycle is started after a little over 225 degrees of FIG.8 (f). In 270 degrees of FIG.8 (g), two chambers, the 1st compression chamber (21A-1) and the 2nd compression chamber (21A-2), are formed, and by 315 degrees of FIG.8 (h), Instantly merge into one room. When the two chambers merge, the pressures of both chambers are configured to be equal. As shown in FIG. 5 (b), the pressures in both chambers are configured to be equal to each other, so that it is possible to avoid the pressure loss generated in the basic technology and the conventional technology at the time of merging, and the efficiency of the compressor. Can give. Referring to FIG. 10, when the two chambers merge, the pressure difference between the first compression chamber and the second compression chamber as seen in FIG. 6 disappears. A means for configuring the pressures in both chambers to be equal will be described later.
合流後、図８（ｈ）から（ｆ）へと、外周側圧縮部における圧縮プロセスが、図１０の「低段」に見られるように進行して、外周側圧縮部から内周側圧縮部へ、中間吐出口３２を通じて低圧ガスが吐出されて、高段側の圧縮サイクルが開始される。図９（ａ）の「０度（吐出完了）」は、高段側の吐出が完了して、新たな高段側の圧縮サイクルが開始することを表している。図１０の「高段」においても、高段圧縮が０度、又は、３６０度で開始されている。図９に見られるように、２つの圧縮室は、点対称に形成されている。図９（ａ）の０度の状態では、対称な２つの圧縮室が形成されている。その後、対称に形成された２つの圧縮室は合流して、１つの圧縮室となって、高圧となった被圧縮流体は、中心部にある吐出口９から外部に吐出する。図１０に示すように、２つの圧縮室はほぼ点対称に形成されるので、合流時の２つの圧縮室の圧力差は顕在化しない。 8 (h) to (f), the compression process in the outer peripheral side compression portion proceeds as seen in the “low stage” in FIG. 10, and from the outer peripheral side compression portion to the inner peripheral side compression portion. The low pressure gas is discharged through the intermediate discharge port 32, and the high-stage compression cycle is started. “0 degree (discharge completion)” in FIG. 9A indicates that the high-stage discharge is completed and a new high-stage compression cycle is started. Also in the “high stage” in FIG. 10, the high stage compression is started at 0 degrees or 360 degrees. As can be seen in FIG. 9, the two compression chambers are formed point-symmetrically. In the state of 0 degree of Fig.9 (a), two symmetrical compression chambers are formed. Thereafter, the two compression chambers formed symmetrically merge to form one compression chamber, and the high-pressure compressed fluid is discharged to the outside from the discharge port 9 at the center. As shown in FIG. 10, since the two compression chambers are formed substantially in point symmetry, the pressure difference between the two compression chambers at the time of merging does not become apparent.
次に、外周側圧縮部において第１圧縮室２１Ａ−１と第２圧縮室２１Ａ−２の２室の圧力が等しくなるように構成する手段について述べる。 Next, a description will be given of means for configuring the pressure in the two chambers of the first compression chamber 21A-1 and the second compression chamber 21A-2 to be equal in the outer peripheral side compression section.
図１１は、外周側旋回ラップ部の巻き数を少なくし、第１圧縮室の圧縮開始位相を遅らせて、２室の合流時の圧力を等しくさせる手段の説明図であり、（ａ）は、ラップ部を削る前の状態であり、（ｂ）は、ラップ部を削ったことにより第１圧縮室の圧縮開始位相が遅れることを説明する説明図である。図１１の（ａ）と（ｂ）を比較してみると、（ａ）の２７０度の外周側旋回ラップ部５４Ａの巻き終わり端部を削って、（ｂ）の２７０度のように、第１圧縮室２１Ａ−１の形成を遅らせている。一例として、このようにすれば、第１圧縮室の圧縮開始位相を遅らせて、２室の合流時の圧力を等しく調整することができる。（なお、図１１（ａ）は、図８の（ｇ）、（ｈ）と同じである。本来、図８の（ｇ）、（ｈ）は、２室の合流時の圧力を等しくさせたものなので、さらに削ることはあり得ないが、２室の合流時の圧力を等しくさせる手段の説明のために、あえて使用したものである。）
多くの場合、外周側旋回ラップ部５４Ａの巻き数を、約１〜０．５とすると、２室の合流時の圧力を等しくさせることができる。
FIG. 11 is an explanatory diagram of a means for reducing the number of turns of the outer circumferential side swirl wrap portion, delaying the compression start phase of the first compression chamber, and equalizing the pressure at the time of merging of the two chambers. FIG. 5B is an explanatory diagram for explaining that the compression start phase of the first compression chamber is delayed due to the cutting of the lap portion. FIG. When comparing (a) and (b) of FIG. 11, the end of winding end of the outer side turning lap portion 54A of 270 degrees of (a) is shaved, and the second end position is as shown by 270 degrees of (b). The formation of the one compression chamber 21A-1 is delayed. As an example, in this way, the compression start phase of the first compression chamber can be delayed, and the pressure at the time of joining the two chambers can be adjusted equally. (FIG. 11 (a) is the same as (g) and (h) in FIG. 8. Originally, (g) and (h) in FIG. Because it is a thing, it cannot be further sharpened, but it was used for the purpose of explaining the means for equalizing the pressure when the two chambers merge.)
In many cases, when the number of turns of the outer peripheral side turning lap portion 54A is about 1 to 0.5, the pressure at the time of joining the two chambers can be made equal.
図１２は、外周側固定ラップ部の歯側面を削ることにより、室の合流時の圧力を等しくさせる手段の説明図である。図１３（ａ）は、ラップ部の歯側面を削る前の状態であり、（ｂ）は、ラップ部を削ったことにより圧縮室の圧縮開始位相が遅れることを説明する説明図である。この場合は、第２圧縮室２１Ａ−２の形成を遅らせることができる。また、ラップ部を削る代わりに、ラップの歯側面に沿って溝を設けても同じような効果を得ることができる。 FIG. 12 is an explanatory view of a means for equalizing the pressure at the time of joining the chambers by cutting the tooth side surface of the outer peripheral side fixed wrap portion. FIG. 13A is a state before the tooth side surface of the wrap portion is shaved, and FIG. 13B is an explanatory diagram for explaining that the compression start phase of the compression chamber is delayed by shaving the wrap portion. In this case, the formation of the second compression chamber 21A-2 can be delayed. Moreover, the same effect can be acquired even if it provides a groove | channel along the tooth | gear side surface of a wrap instead of shaving a lap | wrap part.
このように、外周側旋回ラップ部５４Ａの巻き数を少なくする手段や、外周側固定ラップ部５２Ａの歯側面を削る手段や、外周側固定ラップ部５２Ａ又は外周側旋回ラップ部５４Ａの歯側面に沿って溝を設置する手段によって、あるいは、これらいずれか２つ、又は、３つの手段を組み合わせて、２室の合流時の圧力を等しくさせることができる。 In this way, the means for reducing the number of turns of the outer peripheral side wrap part 54A, the means for scraping the tooth side surface of the outer peripheral side fixed wrap part 52A, the tooth side surface of the outer peripheral side fixed wrap part 52A or the outer peripheral side rotational wrap part 54A It is possible to equalize the pressure at the merging of the two chambers by means of installing a groove along, or by combining any two or three of these means.
これらの手段により２室の合流時の圧力を等しくさせる場合には、２室の合流時の圧力を等しくなるように、スクロール圧縮機の設計時に、削る量などを調整する。圧縮室の容積変化がわかれば理論的な圧力変化も求めることができるので、シミュレーションなどを活用して、合流時の圧力が等しくなるように調整することができる。 When the pressure at the time of merging of the two chambers is made equal by these means, the amount of shaving is adjusted at the time of designing the scroll compressor so that the pressure at the time of merging the two chambers becomes equal. If a change in the volume of the compression chamber is known, a theoretical pressure change can also be obtained. Therefore, the pressure at the time of merging can be adjusted using simulation or the like.
本発明の別の実施形態として、次のような変形形態が考えられる。外周側圧縮部５５Ａは、第１圧縮室２１Ａ−１と第２圧縮室２１Ａ−２の２室が形成された直後に、２室が合流するように構成すると良い。この場合には、第１圧縮室２１Ａ−１と第２圧縮室２１Ａ−２の２室の圧力が上がる前に合流するので、２室の合流時の圧力差をなくすことができる。これにより、２室の合流時の圧力調整が容易になる。なお、直後とは、概ね２０度位の駆動シャフトの回転角範囲を指している。 As another embodiment of the present invention, the following modifications can be considered. The outer peripheral side compression section 55A may be configured such that the two chambers merge immediately after the first compression chamber 21A-1 and the second compression chamber 21A-2 are formed. In this case, since the two chambers of the first compression chamber 21A-1 and the second compression chamber 21A-2 merge before the pressure increases, the pressure difference when the two chambers merge can be eliminated. This facilitates pressure adjustment when the two chambers merge. The term “immediately after” refers to a rotation angle range of the drive shaft of about 20 degrees.
２１Ａ−１ 第１圧縮室
２１Ａ−２ 第２圧縮室
５２ 固定スクロール
５２Ａ 外周側固定ラップ部
５２Ｂ 内周側固定ラップ部
５３ ランド部
５４ 旋回スクロール
５４Ａ 外周側旋回ラップ部
５４Ｂ 内周側旋回ラップ部
５５Ａ 外周側圧縮部
５５Ｂ 内周側圧縮部
５６ 中間ラップ
21A-1 1st compression chamber 21A-2 2nd compression chamber 52 Fixed scroll 52A Outer periphery side fixed lap portion 52B Inner periphery side fixed lap portion 53 Land portion 54 Orbiting scroll 54A Outer periphery side swing wrap portion 54B Inner periphery side swing wrap portion 55A Outer peripheral side compression part 55B Inner peripheral side compression part 56 Intermediate wrap
Claims (9)
前記外周側圧縮部（５５Ａ）は、前記固定スクロール（５２）の外周側固定ラップ部（５２Ａ、５６）と、前記旋回スクロール（５４）の外周側旋回ラップ部（５４Ａ）を具備し、
外周側固定ラップ部（５２Ａ、５６）と前記外周側旋回ラップ部（５４Ａ）を、第１圧縮室（２１Ａ−１）と第２圧縮室（２１Ａ−２）の２室が形成された後、前記旋回スクロール（５４）の旋回運動につれて前記２室は合流するように構成し、さらに、前記２室の合流時の圧力が等しくなるように構成した２段スクロール型圧縮機。 A scroll compressor having a fixed scroll (52) and an orbiting scroll (54) on one plane, wherein a land portion (53) connects the fixed scroll (52) with a lap portion of the fixed scroll (52). In the two-stage scroll compressor in which the outer peripheral side compression portion (55A) and the inner peripheral side compression portion (55B) are formed,
The outer peripheral side compression portion (55A) includes an outer peripheral side fixed wrap portion (52A, 56) of the fixed scroll (52) and an outer peripheral side turning wrap portion (54A) of the orbiting scroll (54),
After the outer peripheral side fixed wrap part (52A, 56) and the outer peripheral side turning wrap part (54A) are formed into two chambers, a first compression chamber (21A-1) and a second compression chamber (21A-2), The two-stage scroll compressor is configured such that the two chambers merge together with the orbiting motion of the orbiting scroll (54), and further, the pressure when the two chambers merge is equalized.
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